Пути мультимедиа и видеонаблюдения окончательно разошлись
Кодек — это совокупность кодера и декодера, устройств, кодирующих видеосигнал определённым алгоритмом сжатия видеоданных и декодирующих его. Кодер обрабатывает несжатый, «сырой» видеосигнал, а декодер восстанавливает его из сжатого потока данных. Восстановление происходит с определёнными потерями, так называемыми «артефактами компрессии». Кодек как устройство может быть программным — к примеру, кодеки, используемые для просмотра видео на персональных компьютерах, представляют собой наборы программных средств. MPEG-2, MPEG-4/ASP, MPEG-4/SP, H.263/264, MPEG-4/AVC, Н.265, Motion Wavelet, MotionJPEG — всё это названия кодеков, применяемых в отрасли безопасности по прямому назначению: сжимать видеосигнал для повышения эффективности его передачи и записи, а после разжимать компрессированный поток для отображения видеоданных или их дальнейшей обработки.
На рынке мультимедиа-кодеков циркулировали решения, которые почему-то сочли приемлемыми, хотя специфика видеонаблюдения в них никаким образом не была учтена. В результате возможности охранных видеосистем, где использовались эти кодеки, оказались принципиально ограниченными. При этом стандарт компрессии теоретически может не иметь ограничений, но в фактически реализованных кодеках нужных для отрасли безопасности возможностей уже не наблюдается.
Цели, ожидания и требования
Цель применения кодеков — снизить стоимость средств хранения и нагрузку на сети передачи данных, сохранив при этом качество видеоизображения. Самое главной в мультимедиа — донести до адресата контент, обладающий для него определённой ценностью.
Требования к кодеку как средству, позволяющему «минимально испортить» изображение, состоит из отчаянно противоречащих друг другу позиций:
- высокое качество изображения;
- малая нагрузка на пропускную способность сетей и средства хранения данных — прямая экономия затрат на инсталляцию сетей и приобретение накопителей;
- высокая производительность при сжатии и декомпрессии — экономия на вычислительной мощности бортовых процессоров камер, а также на загрузке процессоров средств отображения видеоданных;
- простой и быстрый доступ к изображениям — не всегда легко реализуем в распространённых кодеках, что обусловлено структурой видеопотока;
- малое время задержки — в мультимедиа не принципиально, но для систем видеонаблюдения имеет критическую важность; во многом зависит от производительности процессора кодера;
- низкая цена кодеров и декодеров — экономический показатель: стоимость лицензий на программную часть и изготовления аппаратной части, если таковая имеется; по сути, эта позиция противоположна высокой производительности.
В охранных приложениях перечисленный выше набор расширяется за счёт всякого рода специфических требований, привязанных к особенностям охраняемого объекта, режима охраны, используемых технических средств и т.д.
При быстром масштабировании или повороте скоростной камеры, когда доля кардинально обновляющихся пикселов в кадре составляет около ста процентов, возникают ещё большие «затыки». Поскольку кодек с постоянным битрейтом подгоняет степень компрессии под требуемую пропускную способность сети, предсказать, каково будет качество изображения в каждый отдельный момент времени, в таких случаях невозможно. И это крайне нежелательно, поскольку стоп-кадр из системы видеонаблюдения зачастую может оказаться единственным средством идентификации подозреваемого либо определения причины инцидента.
В чём расходятся мультимедиа и видеонаблюдение
1. Структурные признаки
Одним из важных отличий системного характера является адресат информации, доставляемой видеосистемой. Мультимедиа-потоки рассчитаны на восприятие человеком, находящимся в ситуации обучения, досуга и т.п. В видеонаблюдении восприятие может быть человеческим (оператор) либо машинным (видеоаналитика). При этом оператор как адресат отличается по своим параметрам от человека, контактирующего с мультимедиа. Оператор системы видеонаблюдения ограничен в своих правах и возможностях, являясь, по сути, лишь одним из функциональных элементов системы безопасности.
2. Технические параметры
В видеонаблюдении практически повсеместно востребовано сжатие сигнала в реальном времени, даже если речь идёт о «тяжёлых» для обсчёта мегапиксельных изображениях. Несколько секунд опоздания могут позволить преступникам сбежать, складу — сгореть дотла, а оставленному без присмотра айпаду — бесследно исчезнуть в облаке iCloud.
В большинстве охранных приложений задержки свыше 0,2-0,3 секунды считаются недопустимыми. Если операторам приходится, помимо просмотра изображений, вручную управлять поворотными камерами, время их реакции складывается с задержками передачи управляющих импульсов, что в результате может привести к утрате контроля над обстановкой.
3. Отображение видео
В мультимедиа почти всегда на выходе требуется отображение одного канала. В видеонаблюдении необходимо выводить на экраны большое количество камерных каналов. В стандарте MPEG формально предусмотрена одновременная передача нескольких видеопотоков, однако софта и «железа» такого рода на массовом рынке практически нет.
Программные декодеры в системах видеонаблюдения должны обрабатывать сотни, а то и тысячи кадров в секунду. Соответственно, требования к вычислительной мощности серверов взлетают до потолка. Как только бортовая аналитика камеры, сигнал тревоги или сам оператор дают команду вывода тревожного окна в полноэкранном режиме, кодеру может быть отдана команда повысить разрешение потока.
4. Экспорт и хранение данных
Мультимедиа традиционно подгоняет все операции с видеоматериалом под возможности наиболее простых и дешёвых плееров.
Мультимедиа-контент принято сохранять «нарезанным» на носители общепринятых форматов. Мультимедиа-продукт является воплощением целостного авторско-режиссёрского сценария, в то время как в системах видеонаблюдения должна присутствовать лишь информация, значимая с точки зрения сценария безопасности.
5. Специфические «излишества»
В мультимедиа частенько используются субтитры, которые могут накладываться на видеоизображение. В телевещательном формате MPEG-2 субтитры реализованы в графическом виде, поэтому текстовую информацию из них восстановить сложно. В MPEG-4 предусмотрены титры, фигурирующие в видеопотоке в виде текстов. Но инструментов, способных работать с этими титрами для решения задач видеонаблюдения, до сих пор так и не появилось.
Видеодетекторов реального времени в мультимедиа-кодерах не предусмотрено. Просто за ненадобностью. Детекторы важны только для видеонаблюдения.
6. Содержание изображений
Мультимедиа-кодеки оптимизированы так, чтобы быть универсальными. Пока ещё не приходилось слышать о специализированных кодеках, предназначенных только для триллеров или только для сентиментальных сериалов. Содержание видеопотоков мультимедиа характеризуется практически постоянным наличием движения в кадре и частыми сменами сцен. В видеонаблюдении, по сути, всё происходит наоборот. Появление движения в сцене и резкие радикальные перемены в изображении — признак нештатной ситуации в сценарии безопасности. Такого рода ситуации на охраняемых объектах не могут происходить часто.
